Kapitel 5. Netzwerkkonfiguration

Inhaltsverzeichnis

5.1. Die elementare Netzwerkinfrastruktur
5.1.1. Die Auflösung des Rechnernamens
5.1.2. Der Netzwerkschnittstellenname
5.1.3. Der Netzwerkadressbereich für das LAN
5.1.4. Unterstützung für Netzwerkgeräte
5.2. Moderne Netzwerkkonfiguration für Arbeitsplatzsysteme
5.2.1. Grafische Netzwerkkonfigurations-Werkzeuge
5.3. Moderne Netzwerkkonfiguration ohne grafische Oberfläche
5.4. Die Netzwerkkonfiguration auf unterster Ebene
5.4.1. iproute2-Befehle
5.4.2. Sichere Basis-Netzwerkoperationen
5.5. Netzwerkoptimierung
5.5.1. Die optimale MTU finden
5.5.2. WAN-TCP-Optimierung
5.6. Die Netfilter-Infrastruktur
[Tipp] Tipp

Bezüglich einer aktuellen Anleitung für Debian zum Thema Netzwerk lesen Sie Debian Administratorhandbuch — Konfigurieren des Netzwerks.

[Tipp] Tipp

Unter systemd kann networkd für die Netzwerkverwaltung genutzt werden; lesen Sie dazu systemd-networkd(8).

Lassen Sie uns einen Blick auf die elementare Netzwerkinfrastruktur eines modernen Debian-Systems werfen:

Tabelle 5.1. Liste von Werkzeugen zur Netzwerkkonfiguration

Pakete Popcon Größe Art Beschreibung
network-manager V:360, I:426 15210 config::NM NetworkManager (Daemon): das Netzwerk automatisch verwalten
network-manager-gnome V:124, I:357 5351 config::NM NetworkManager (GNOME-Frontend)
ifupdown V:612, I:989 217 config::ifupdown standardisiertes Werkzeug zum Aktivieren und Deaktivieren des Netzwerks (Debian-spezifisch)
isc-dhcp-client V:222, I:980 686 config::low-level DHCP-Client
pppoeconf V:0, I:8 192 config::helper Konfigurations-Hilfswerkzeug für PPPoE-Verbindungen
wpasupplicant V:335, I:491 3439 " clientseitige Unterstützung für WPA und WPA2 (IEEE 802.11i)
wpagui V:0, I:2 780 " Qt-GUI-Programm für wpa_supplicant
wireless-tools V:180, I:239 297 " Werkzeuge zum Bearbeiten der Linux Wireless Extensions
iw V:320, I:467 293 " tool for configuring Linux wireless devices
iproute2 V:695, I:937 2867 config::iproute2 iproute2, IPv6 und andere erweiterte Netzwerkkonfiguration: ip(8), tc(8) usw.
iptables V:314, I:990 2521 config::Netfilter Administrationswerkzeuge für Paketfilterung und NAT (Netfilter)
iputils-ping V:224, I:997 113 test Erreichbarkeit eines fernen Rechners über das Netzwerk testen, entweder mittels Rechnername oder IP-Addresse (iproute2)
iputils-arping V:7, I:98 55 test Erreichbarkeit eines fernen Rechners über das Netzwerk mittels seiner ARP-Addresse testen
iputils-tracepath V:4, I:53 72 test Netzwerkpfad zu einem fernen Rechner verfolgen
ethtool V:103, I:266 597 test Eigenschaften von Ethernet-Geräten anzeigen oder ändern
mtr-tiny V:6, I:55 161 test::low-level Netzwerkpfad zu einem fernen Rechner verfolgen (Curses-basiert)
mtr V:4, I:46 214 " Netzwerkpfad zu einem fernen Rechner verfolgen (Curses- und GTK-basiert)
gnome-nettool V:1, I:38 2105 " Werkzeuge für allgemeine Netzwerkinformations-Operationen (GNOME)
nmap V:27, I:246 4509 " Netzwerk-Mapper/Port-Scanner (Nmap, konsolen-basiert)
zenmap V:1, I:8 2939 " Netzwerk-Mapper/Port-Scanner (GTK-basiert)
tcpdump V:19, I:208 1329 " Netzwerkverkehr-Analysator (Tcpdump, konsolen-basiert)
wireshark I:54 65 " Netzwerkverkehr-Analysator (Wireshark, GTK-basiert)
tshark V:3, I:33 408 " Netzwerkverkehr-Analysator (konsolen-basiert)
tcptrace V:0, I:3 401 " eine Zusammenfassung von Verbindungen auf Basis der tcpdump-Ausgabe erstellen
snort V:0, I:1 2206 " flexibles Einbruchmeldesystem für das Netzwerk (Snort)
ntopng V:1, I:2 969 " Daten über die Netzwerknutzung im Webbrowser anzeigen
dnsutils V:59, I:490 261 " Netzwerk-Clients, die mit BIND bereitgestellt werden: nslookup(8), nsupdate(8), dig(8)
dlint V:0, I:6 53 " DNS-Zoneninformationen mittels Nameserver-Abfragen überprüfen
dnstracer V:0, I:1 61 " eine Verkettung von DNS-Servern zu ihrer Quelle verfolgen

Die Auflösung des Rechnernamens (hostname) wird derzeit auch durch den NSS-(Name-Service-Switch-)Mechanismus unterstützt. Die Auflösung läuft wie folgt ab:

  1. Die "/etc/nsswitch.conf"-Datei mit Einträgen wie "hosts: files dns" bestimmt die Reihenfolge der Rechnernamenauflösung. (Dies ersetzt die alte Funktionalität der "order"-Einträge in "/etc/host.conf".)

  2. Als erstes wird in diesem Beispiel die files-Methode aufgerufen. Wenn der Rechnername in der "/etc/hosts"-Datei gefunden wird, werden alle gültigen Adressen für den Rechner ausgegeben und die Abfrage wird beendet. (Die "/etc/host.conf"-Datei enthält "multi on".)

  3. Dann wird die dns-Methode wird aufgerufen. Wenn der Rechnername über das Internet Domain Name System (DNS) (definiert über die Datei "/etc/resolv.conf") gefunden wird, werden alle dafür gültigen Adressen ausgegeben und die Abfrage wird beendet.

Die "/etc/hosts"-Datei sieht zum Beispiel so aus:

127.0.0.1 localhost
127.0.1.1 host_name

# The following lines are desirable for IPv6 capable hosts
::1     localhost ip6-localhost ip6-loopback
ff02::1 ip6-allnodes
ff02::2 ip6-allrouters

Jede Zeile beginnt mit einer IP-Addresse und dahinter steht jeweils der zugeordnete Rechnername.

Die IP-Adresse 127.0.1.1 in der zweiten Zeile dieses Beispiels ist auf einigen anderen Unix-ähnlichen Systemen möglicherweise nicht vorhanden. Der Debian Installer erstellt diesen Eintrag für Systeme ohne feste IP-Adresse als provisorische Lösung für einige Software-Produkte (z.B. GNOME), wie in Fehler #719621 dokumentiert.

Der Eintrag rechnername entspricht dem in"/etc/hostname" festgelegten Rechnernamen.

Auf Systemen mit einer festen IP-Adresse sollte allerdings diese feste IP-Adresse statt der 127.0.1.1 verwendet werden.

Bei Systemen mit einer festen IP-Adresse und einem voll qualifizierten Domain-Namen (FQDN), bereitgestellt durch das Domain Name System (DNS), sollte rechnername.domain-name verwendet werden statt nur rechnername.

Die Datei "/etc/resolv.conf" ist eine statische Datei, falls das Paket resolvconf nicht installiert ist. Falls das Paket installiert ist, ist dies ein symbolischer Link. In beiden Fällen enthält es Informationen zur Initialisierung der Namensauflösungs-Routinen. Wenn das DNS zum Beispiel über die IP "192.168.11.1" erreichbar ist, enthält sie Folgendes:

nameserver 192.168.11.1

Das resolvconf-Paket macht "/etc/resolv.conf" zu einem symbolischen Link und verwaltet ihren Inhalt automatisch über die Hook-Skripte.

Bei PC-Arbeitsplatz-Rechnern in einer typischen LAN-Umgebung kann der Rechnername zusätzlich zu den grundlegenden files- und dns-Methoden auch über Multicast DNS (mDNS, Zeroconf) aufgelöst werden:

  • Avahi stellt ein Rahmenwerk für Multicast-DNS-Diensteabfragen auf Debian-Systemen bereit.

  • Es ist ein Äquivalent zu Apple Bonjour / Apple Rendezvous.

  • Das libnss-mdns-Plugin-Paket bietet Rechnernamensauflösung via mDNS für die GNU Name-Service-Switch-(NSS-)Funktionalität der GNU C-Bibliothek (glibc).

  • Die Datei "/etc/nsswitch.conf" sollte Einträge wie "hosts: files mdns4_minimal [NOTFOUND=return] dns mdns4" enthalten.

  • Rechnernamen, die mit der Pseudo-Top-Level Domain (TLD) ".local" enden, werden aufgelöst.

  • Die mDNS IPv4 link-lokale Multicast-Adresse "224.0.0.251" oder ihr IPv6-Äquivalent "FF02::FB" wird verwendet, um DNS-Abfragen für einen auf ".local" endenden Namen durchzuführen.

Rechnernamensauflösung über das veraltete NETBios over TCP/IP, das von älteren Windows-Systemen verwendet wurde, kann über die Installation des Pakets winbind realisiert werden. Die "/etc/nsswitch.conf"-Datei sollte Einträge wie "hosts: files mdns4_minimal [NOTFOUND=return] dns mdns4 wins" enthalten, um diese Funktionalität zu aktivieren. (Moderne Windows-Systeme verwenden normalerweise die dns-Methode zur Rechnernamensauflösung.)

[Anmerkung] Anmerkung

Die Ausweitung generischer Top-Level-Domains (gTLD) im Domain-Name-System ist in Arbeit. Achten Sie bei Auswahl von Domain-Namen, die nur im lokalen Netzwerk verwendet werden sollen, auf Namenskollisionen.

Auf modernen Debian-Desktop-Systemen mit systemd erfolgt die Initialisierung von Netzwerkschnittstellen für die Loopback-Schnittstelle lo typischerweise durch "networking.service" und für andere Schnittstellen durch "NetworkManager.service".

Debian can manage the network connection via management daemon software such as NetworkManager (NM) (network-manager and associated packages).

  • Sie haben ihre eigenen grafischen GUI- und Befehlszeilen-Programme als Bedienoberfläche.

  • Sie haben ihre eigenen Daemons als Unterbau.

  • Sie erlauben eine einfache Verbindung Ihres Systems mit dem Internet.

  • Sie ermöglichen eine problemlose Verwaltung von kabelgebundenen und kabellosen Netzwerkkonfigurationen.

  • Sie erlauben uns, das Netzwerk unabhängig vom althergebrachten ifupdown zu konfigurieren.

[Anmerkung] Anmerkung

Verwenden Sie diese automatischen Netzwerkkonfigurations-Werkzeuge nicht für Server. Sie sind primär für die Nutzung auf Arbeitsplatzrechnern oder Laptops gedacht.

Diese modernen Werkzeuge müssen korrekt konfiguriert werden, um Konflikte mit dem ifupdown-Paket und seiner Konfigurationsdatei "/etc/network/interfaces" zu vermeiden.

Official documentations for NM on Debian are provided in "/usr/share/doc/network-manager/README.Debian".

Grundsätzlich läuft die Netzwerkkonfiguration für Arbeitsplatzsysteme wie folgt ab:

  1. Fügen Sie den Benutzer, der sich am Arbeitsplatz anmeldet, z.B. foo, mit folgendem Befehl zur Gruppe "netdev" hinzu (alternativ kann dies in modernen Arbeitsplatz-Umgebungen wie GNOME oder KDE auch automatisch über D-bus erledigt werden):

    $ sudo adduser foo netdev
  2. Halten Sie die Konfiguration in "/etc/network/interfaces" so einfach wie hier:

    auto lo
    iface lo inet loopback
  3. Restart NM by the following.

    $ sudo systemctl restart network-manager
  4. Konfigurieren Sie Ihr Netzwerk über die grafische GUI-Oberfläche.

[Anmerkung] Anmerkung

Only interfaces which are not listed in "/etc/network/interfaces" are managed by NM to avoid conflict with ifupdown.

[Tipp] Tipp

If you wish to extend network configuration capabilities of NM, please seek appropriate plug-in modules and supplemental packages such as network-manager-openconnect, network-manager-openvpn-gnome, network-manager-pptp-gnome, mobile-broadband-provider-info, gnome-bluetooth, etc.

Unter systemd kann das Netzwerk stattdessen in /etc/systemd/network/ konfiguriert werden. Lesen Sie dazu systemd-resolved(8), resolved.conf(5) und systemd-networkd(8).

Dies ermöglicht eine moderne Netzwerkkonfiguration auch ohne grafische Oberfläche.

Eine DHCP-Client-Konfiguration kann durch Erzeugen von "/etc/systemd/network/dhcp.network" eingerichtet werden, z.B. mit:

[Match]
Name=en*

[Network]
DHCP=yes

Eine statische Netzwerkkonfiguration richten Sie über "/etc/systemd/network/static.network" ein, wie hier:

[Match]
Name=en*

[Network]
Address=192.168.0.15/24
Gateway=192.168.0.1

For the low level network configuration on Linux, use the iproute2 programs (ip(8), …) .

Sie können die folgenden Netzwerkbefehle der untersten Ebene problemlos verwenden, da sie die Netzwerkkonfiguration nicht verändern:


[Tipp] Tipp

Einige dieser Basisbefehle zur Netzwerkkonfiguration sind in "/sbin/" abgelegt. Sie müssen unter Umständen den vollständigen Pfad, wie z.B. "/sbin/ifconfig" angeben oder "/sbin" zur Variable "$PATH" in Ihrer "~/.bashrc"-Datei hinzufügen.

Die grundsätzliche Netzwerkoptimierung liegt außerhalb des Rahmens dieser Dokumentation. Ich erwähne hier nur Dinge, die für Anwender-typische Verbindungen passend sind.


Der Wert für die Maximum Transmission Unit (MTU) kann experimentell mit ping(8) mittels der Option "-M do" ermittelt werden; dabei werden ICMP-Pakete mit einer Datengröße ab 1500 (mit einem Offset von 28 Byte für den IP+ICMP-Header) versendet, um herauszufinden, welche maximale Größe ohne IP-Fragmentierung möglich ist.

Probieren Sie zum Beispiel folgendes:

$ ping -c 1 -s $((1500-28)) -M do www.debian.org
PING www.debian.org (194.109.137.218) 1472(1500) bytes of data.
From 192.168.11.2 icmp_seq=1 Frag needed and DF set (mtu = 1454)

--- www.debian.org ping statistics ---
0 packets transmitted, 0 received, +1 errors

Try MTU=1454 instead of MTU=1500

You see ping(8) succeed with MTU=1454.

If MTU is not 1500, you may want to configure MTU settings in NM.

Dies ist das Path MTU (PMTU) Discovery-Verfahren (RFC1191) und der Befehl tracepath(8) kann dies automatisieren.

[Tipp] Tipp

Das obige Beispiel mit einem PMTU-Wert von 1454 stammt von meinem früheren FTTP-Provider, der Asynchronous Transfer Mode (ATM) als Backbone-Netzwerk verwendet und seine Kunden per PPPoE bedient. Der bei Ihnen aktuelle PMTU-Wert hängt von der jeweiligen Situation ab, z.B. habe ich bei meinem neuen FTTP-Provider einen Wert von 1500.


Zusätzlich zu diesen Grundregeln sollten Sie folgendes wissen:

  • Jegliche Nutzung von Tunneling-Methoden (VPN usw.) kann aufgrund des Overheads den optimalen MTU-Wert reduzieren.

  • Der MTU-Wert sollte den über die experimentelle Methode ermittelten PMTU-Wert nicht überschreiten.

  • Ein größerer MTU-Wert ist grundsätzlich besser, wenn andere Einschränkungen greifen.

Die Maximum Segment Size (MSS) wird als alternative Messmethode für die Paketgröße verwendet. Der Zusammenhang zwischen MSS und MTU ist wie folgt:

  • MSS = "MTU - 40" bei IPv4

  • MSS = "MTU - 60" bei IPv6

[Anmerkung] Anmerkung

Bei Netzwerkoptimierung mittels iptables(8) (lesen Sie dazu auch Abschnitt 5.6, „Die Netfilter-Infrastruktur“) kann die Paketgröße über die MSS begrenzt werden; dies ist für einen Router nützlich. Lesen Sie den Abschnitt bezüglich "TCPMSS" in iptables(8).

Der TCP-Durchsatz kann über die Anpassung von Parametern zur TCP-Puffergröße maximiert werden, wie es die Anleitungen "TCP Tuning Guide" und "TCP Tuning" für modernes WAN mit hoher Bandbreite und hoher Latenz beschreiben. Das soll hierzu genügen; die aktuellen Debian-Standardeinstellungen funktionieren für mein LAN mit seiner Verbindung zum sehr schnellen 1G bps FFTP-Dienst sehr gut.

Netfilter stellt eine Infrastruktur für Stateful Packet Inspection (SPI, zustandsorientierte Paketüberprüfung) und Network Address Translation (NAT) über Module des Linux-Kernels (lesen Sie hierzu Abschnitt 3.8.1, „Die Kernel-Modul-Initialisierung“) zur Verfügung.


Das vorherrschende Nutzerprogramm für netfilter ist iptables(8). Sie können netfilter von Hand interaktiv über die Shell konfigurieren, seinen Status mit iptables-save(8) sichern und beim Systemstart über ein Init-Skript mittels iptables-restore(8) wiederherstellen.

Konfigurations-Hilfsskripte wie shorewall vereinfachen diesen Prozess.

Sie finden Dokumentation unter http://www.netfilter.org/documentation/ oder in "/usr/share/doc/iptables/html/":

[Tipp] Tipp

Obwohl für Linux 2.4 geschrieben, sind sowohl der iptables(8)-Befehl wie auch die Netfilter-Kernel-Funktionalität für die Linux-Kernel-Serien 2.6 und 3.x passend.